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再生能源——生质能技术

生质能暨生质燃料技术

生质能（biomass energy 或 bio-energy），系指利用生质物（biomass），经转换所获得之可用能源，如电与热。根据国际能源总署

（International Energy Agency）的统计资料（IEA,2003）显示，目前生质能为全球第四大能源，仅次于石油、煤及天然气，供应了全球约 11%

的初级能源需求，同时也是目前最广泛使用的一种再生能源，约占世界所有再生能源应用的 80%。截至 2001 年止，生质能供应约占世界所有再

生能源利用的 80%，依地区而分，其中亚洲（不含中国大陆）占 34.2%，非洲占 23.9%，中国大陆占 20.5%，经济合作发展组织（OECD）会员国

（含欧美澳日等 30 国）则占 13%（IEA,2003）。估计至 2050 年时，生质能将提供全世界将近 38%的燃料需求及 17%的电力供给，约为 206EJ

（Hall,1997）。

依据行政院「再生能源发展条例(草案)」（2002），我国生质能定义为「国内农林植物、沼气、一般废弃物与一般事业废弃物等直接利

用或经处理所产生之能源」，因此生质物可泛指由生物产生的有机物质，例如木材与林业废弃物如木屑等；农作物与农业废弃物如黄豆、玉米、

稻壳、蔗渣等；畜牧业废弃物如动物尸体、废水处理所产生的沼气；都市垃圾与垃圾掩埋场与下水道污泥处理厂所产生的沼气；工业有机废弃

物如有机污泥、废塑橡胶、废纸、黑液等。

由于广义的生质物的种类非常多，因此依据各种生质物的物理与化学性质、密集度、经济性的不同，在技术的分类上可依料源制备、转

换与应用方式作区分如下：

1.料源技术：泛指料源的制备技术，如固态衍生燃料技术、富油脂藻类养殖/采收技术及陆生能源作物耕收技术等。

2.转换技术：

(1)生物/化学转换（bio-/chemical conversion）：如经发酵（fermentation）、酯化（esterification）等程序产生酒精汽油

（gasohol）、沼气（biogas）或生质柴油；或利用生物菌种等方法产生氢气、甲醇等燃料。

(2)热转换（thermal conversion）：如以气化（gasification）、裂解（pyrolysis）方式产生合成燃气（syngas）或燃油等。

3.应用技术：如生质燃料用于车/船用引擎、发电内燃机、锅炉、燃料电池等，或进行合成燃料精炼技术，以生产精密化学品等。

一、国内外技术发展现况

(一)固态衍生燃料技术

固态废弃物衍生燃料（RDF-5）系将生质物／废弃物经破碎、分选、干燥、混合添加剂及成型等过程而制成锭型燃料，其主要特性为大

小、热值均匀（约为煤的三分之二）、易于运输及储存，在常温下可储存六至十二个月而不会腐化，因此十分便于利用，可将其直接应用于机

械床式锅炉，流体化床锅炉及发电锅炉等作为主要燃料或与煤炭混烧，目前已成为全球生质能技术的主要发展趋势之一。

目前国外发展以日本最为发达，已有十年以上之时间，主要以处理都市废弃物为主，自 1988 年第一座 RDF-5 厂落成后，每年皆有新的

RDF-5 厂完工运转，截至 2002 年底，已有 53 座 RDF-5 厂在运转中，预计在 2005 年将达 62 座，以处理都市废弃物为主，至于各厂之处理能力，

由每日 5t 至 300t 不等，以处理量每日 11t 至 30t 所占之比例最高，其所产出之 RDF-5 可供作为水泥窑燃料，燃煤电厂辅助燃料，生产蒸汽或

热水事业之燃料，集中发电利用等。

RDF-5 技术的发展，在欧洲也获相当之重视。目前欧联各国由都市垃圾所产生的 RDF-5 总量，至 2001 年时已达

3,000kt(Gendebienetal,2003)，其中奥地利、芬兰、德国、意大利、荷兰及瑞典等国之 RDF-5 生产系统已建置完成；比利时及英国则处于发展

中；丹麦及法国在过去曾生产 RDF-5，但因经济因素而中断。欧洲现行或未来对由都市垃圾所制成 RDF-5 的主要应用方式包括用于现场

（on-site）或远距（remote）的热利用设备（如固定床或流体化床之燃烧、气化及裂解）、用于燃煤锅炉、水泥旋窑中之混烧（co-firing），

以及与燃煤或生质物混合气化（co-gasification）。

我国则自 1999 年起开始研发 RDF-5 技术，在 2001 年建立了先导型实验工厂，并藉以完成多项废弃物制成 RDF-5 可行性试验。

(二)富油脂藻类养殖/采收技术

油脂性微生物系指能够在微生物细胞内，蓄积油脂质超过 20%(w/w)生质体的微生物（Ratledge,1989）。应用微细藻体中油脂作为液态

燃料的研究则首推美国能源部的燃料发展计画室自 1978 年至 1996 年间长期资助由藻类衍生可再生性运输燃料的计划，即水生物种计划

(Aquatic Species Program, ASP)，主要在进行含高脂质藻类经大量培养后再转制成生质柴油的研究，并探讨利用藻类固定火力发电厂排放的废

二氧化碳气体之效率。在将近二十年的研究计划中，发展许多操控藻类成长的因素及其生长系统工程技术，可做为未来发展的参考

(Sheehanetal.,1998)。

根据水产试验所生物饵藻的研究成果显示，不同的藻种所含的脂肪酸也大有不同，其中东港株等鞭金藻，含有丰富的多元不饱和脂肪酸

族之 22 碳 6 烯酸(4,7,10,13,16,19-docosahexaenoicacid,DHA)；而骨藻，俗称硅藻，则含有大量的 20 碳 5 烯酸

(5,8,11,14,17-eicosapentaenoicacid,EPA)(苏素美，1999)。我国是一个海岛国家，地处亚热带，西部沿海地区气候适于藻类的养殖，除了再

生燃料的取得外，附加固定废二氧化碳或处理废水，值得加以研究开发，在系统开发时，可先将高附加价值物质，如 DHA、EPA 不饱和脂肪酸分

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